Primer capitulo Fundamentos de física y el tubo de rayos X

Modelo de Bohr Los principales postulados de Bohr se pueden expresar así: Los electrones no poseen cualquier cantidad de energía sino valores determinados. Los electrones sólo pueden girar alrededor del núcleo positivo en determinadas orbitas circulares, denominadas niveles o estados de energía. Mientras los electrones se encuentran en dichos niveles no emiten energía; por lo cual se denominan niveles o estados estacionarios. Cuando un electrón gira en el orbital más próximo al núcleo se encuentra en su estado más estable. Cuando el electrón salta de un nivel a otro inferior pierde un cuanto de energía, emitiendo una radiación luminosa característica. Por el contrario, cuando salta a un nivel superior absorbe un cuanto de energía que recibe del exterior. Los electrones sólo pueden variar de energía pasando de un nivel a otro en forma brusca e instantánea y no por una transición gradual. El neutrón En 1920, Rutherford supuso que en el núcleo atómico, además de protones, existía otra partícula sin carga eléctrica que por esta causa era difícil de descubrir. Esto es confirmado por James Chadwick, en 1932, al comprobar la existencia de una partícula nuclear eléctricamente neutra y con una masa aproximadamente igual a la del protón, que fue denominada neutrón. El neutrón tiene una masa de 1,6748.10-24 gramos (1,00866 u.m.a.) y su carga eléctrica es nula. Modelo de Rutherford-Bohr El átomo esta compuesto por protones, neutrones y electrones. El átomo consta de un núcleo formado por protones y neutrones. El núcleo tiene carga positiva porque los protones son positivos y los neutrones carecen de carga. En la zona extranuclear, también llamada corteza, se encuentran los electrones cuya masa es casi despreciable. Los electrones se ubican a diferentes distancias del núcleo en determinados niveles de energía. Cada uno de estos niveles sólo admite un cierto número de electrones. La cantidad de protones positivos es igual a la cantidad de electrones negativos, de modo que el átomo en su conjunto es eléctricamente neutro. Número atómico Los átomos de cada elemento presentan un determinado número de protones en su núcleo, número que le es propio y distintivo. Así, los átomos de hidrogeno tiene un protón; los de oxigeno, ocho; los de carbono, seis; los de hierro, veintiséis, etc. Ese número que sirve para identificarlos se denomina número atómico y se representa con la letra Z. Número de masa La masa de un átomo esta concentrada en el núcleo formado por protones y neutrones, porque la masa de los electrones es tan pequeña que puede no tenerse en cuenta. 1

Por eso, la suma de protones y neutrones de un átomo se denomina número de masa o número másico y se representa con la letra A. Principio de incertidumbre y probabilidad Cuando se ilumina un cuerpo en movimiento, como sucede al tomarle una fotografía, se hace incidir sobre dicho cuerpo una radiación dotada de energía. Si el objeto es de un tamaño considerable, la radiación no modifica su velocidad ni su posición. Pero, si se tratara de una partícula muy pequeña, cuya energía es equivalente a la de los fotones de la luz, la velocidad de esa partícula será modificada en el momento en que se produce el choque. Es imposible conocer con certeza en forma simultánea la velocidad y la posición de una partícula en movimiento. Orbital atómico El concepto de orbital es abstracto, es una función de ondas de la cual deriva una ecuación de probabilidades. Sin embargo, es útil lograr una representación física que sea lo más fiel al modelo matemático. Los orbítales de los subniveles p no presentan simetría esférica. La probabilidad de encontrar al electrón no solo depende de la distancia al núcleo, sino también de la dirección que se sigue. De acuerdo con el calculo de probabilidades, se considera que un orbital p esta formado por dos esferas difusas a ambos lados del núcleo. En cada subnivel p hay tres orbítales p que suelen llamarse px , py y pz los cuales son perpendiculares entre sí y se hallan orientados hacia los tres ejes x, y, z de un sistema cuyo origen esta en el núcleo. Los subniveles d constan de cinco orbítales y los subniveles f de siete. Tener en cuenta que el orbital atómico es la zona alrededor del núcleo donde existe la mayor probabilidad de encontrar al electrón.

Los rayos X El 8 de noviembre de 1895 se descubrió el efecto más importante de los rayos catódicos de la mano de Guillermo Conrado Roentgen: la producción de rayos X. Roentgen, era profesor de física de la Universidad de Wurzburgo, Alemania, quien en esa época tenía 50 años de edad. Naturaleza de los rayo X Los rayos X están formados por radiaciones que son de naturaleza electromagnética como cuántica. Las ondas electromagnéticas son oscilaciones ondulatorias de una carga eléctrica. Como toda onda electromagnética los rayos X se propagan con la velocidad de la luz, es decir, a razón de 300.000 km/s. Según la teoría de Max Planck, las ondas electromagnéticas se propagarían también por pulsaciones separadas de energía, por fotones o cuantos de energía. Producción de rayos X Si la diferencia de potencial entre los extremos de un tubo de descargas en el vació alcanza valores suficientemente elevados (centenas de miles de volts), los electrones, acelerados por un campo eléctrico, adquieren velocidades enormes, y por consiguiente,

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una gran energía. Al chocar con el ánodo (electrodo +), cada electrón pierde esa energía, que es emitida en forma de energía radiante: rayos X. Condiciones para la producción de rayos X Se necesitan los siguientes dispositivos para producir rayos X: 1- Una fuente productora de electrones. 2- Fuente de alto voltaje 3- Un vació 4- Un blanco o foco 1- Producción de electrones Un metal llevado a la incandescencia emite electrones. Este fenómeno se produce, sobre todo, cuando el metal, en estado de incandescencia, se encuentra en un ambiente al vació. Por tal motivo los tubos de rayos X poseen un electrodo constituido por un filamento de tungsteno de alto peso atómico, que llevado a la incandescencia a través de una corriente de calefacción libera electrones. 2- Fuente de alto voltaje Sí se aplica entre los electrodos de un tubo de rayos catódicos una diferencia de potencial los electrones previamente separados del filamento catódico (efecto Edison) son trasladados a alta velocidad de un electrodo al otro (cátodo / ánodo). 3- Vació Condición necesaria para que los electrones acelerados entre los electrodos del tubo no interactúen con átomos de gas. También se logra evitar la oxidación del filamento catódico. 4- Blanco Es el lugar del ánodo donde serán frenados los electrones animados de energía cinética que fueron liberados en el electrodo opuesto. Mecanismos de producción de rayos X Se producen tres mecanismos consecutivos al chocar contra el ánodo el haz de electrones que fueron acelerados en el vació. Choque nuclear: Cierta cantidad de electrones logra impactar en el núcleo de los átomos de tungsteno. La energía cinética se transforma en rayos X. Radiación por freno: Cuando los electrones impactan contra el blanco anódico, animados de alta velocidad, son frenados en forma brusca al acercarse a los átomos de tungsteno, esta pérdida de energía cinética por desaceleración se transforma en rayos X. Radiación característica: Gracias a la energía cinética que trae el electrón, puede chocar con un electrón de una orbita interna de un átomo de tungsteno, expulsándolo de su orbita natural. El átomo que ha sido expulsado se vuelve inestable. Se encuentra en estado de excitación. El espacio que dejo es llenado rápidamente por otro electrón del mismo átomo que proviene de una orbita de mayor nivel energético. La expulsión se acompaña de transferencia de energía, la misma energía es liberada en forma de radiación X. Radiación dispersa Conocida también como radiación secundaria, es aquella que sufre un cambio en su dirección después del choque de la radiación X primaria con los átomos de la materia a 3

traspasar. Debe tenerse en cuenta que la generación de radiación secundaria se acompaña del fenómeno de absorción de radiación X. Interacción entre radiación X y materia Se divide en cuatro tipos de mecanismos A- Dispersión no modificada: Cuando un fotón penetra en un átomo y choca contra un electrón no hay perdida de energía cuántica, sino solamente un cambio de dirección del cuanto de energía emergente. La longitud de onda del cuanto de energía incidente y del emergente o disperso es el mismo. B- Radiación característica: El salto electrónico o transferencia de un electrón a una orbita interna, se acompaña de emisión de un fotón designado como radiación característica. C- Efecto Compton: Si un fotón choca con un electrón orbital, expulsara al electrón y seguirá luego su trayectoria con una dirección desviada. El electrón expulsado se lo denomina electrón Compton o de rebote. D- Formación de pares iónicos: Si un cuanto de energía, es frenado bruscamente en el campo nuclear de un átomo pesado, puede desaparecer formándose, en su lugar, dos partículas corpusculares que siguen su trayecto en dos direcciones distintas. A - Representación del cono de radiación primaria y la interacción con la materia

Radiación de vástago En los tubos de ánodo fijo suelen aparecer, durante su funcionamiento un nuevo tipo de radiaciones parásitas, las radiaciones de vástago. Como consecuencia de la carga de espacio, un determinado número de electrones del haz catódico es desviado de su trayecto normal. Estos electrones desviados pueden incidir sobre partes distintas de la superficie anódica. Así se originan radiaciones secundarias que siguen un trayecto en arco. Chocan contra las paredes de vidrio del tubo; estos electrones secundarios son rechazados por la carga negativa de las paredes y, prosiguiendo su trayectoria en arco, impactan sobre el soporte anódico o vástago dando origen a rayos X blandos. Como estas radiaciones de vástago pueden integrar hasta el 18% de la radiación primaria que emerge del tubo, empeoran, como toda radiación dispersa la calidad de la imagen radiográfica. Representación de la producción de radiación de vástago

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Tubo de Rayos Catódicos Una mejora muy importante en los tubos de rayos X fue introducida en 1913 por William Coolidge, investigador de la General Electric Co. Hasta entonces los tubos eran de tipo Croques, y presentaban el inconveniente de ser irregulares en su comportamiento. Coolidge, que por primera vez había logrado hacer filamentos de tungsteno para aplicarlos en las lámparas de incandescencia, fabrico un tubo de rayos X cuyo cátodo es un filamento de tungsteno por el cual se hace pasar una corriente eléctrica; en esas condiciones, el cátodo se pone incandescente y emite electrones que, acelerados por un campo eléctrico, producen los rayos X al chocar contra el ánodo. Algunas propiedades 1- Todas las sustancias, en mayor o menor grado, son transparentes para los RX. 2- Cuanto mayor es la diferencia de potencial aplicada al tubo, tanto mayor es el poder de penetración de los rayos X. 3- Las placas fotográficas son sensibles a los rayo X. 4- Los rayos X no son desviados por campos eléctricos ni magnéticos. 5- Si un cuerpo eléctricamente cargado es iluminado con rayos X, se descarga. 6- Para iguales espesores de sustancia, el poder penetrante es tanto mayor cuanta menor densa es la sustancia. Componentes de un tubo de rayos X Ampolla: Los elementos integrantes de un tubo generador de rayos X están contenidos en un bulbo de vidrio herméticamente sellado al vació y de forma generalmente cilíndrica. A su vez, este bulbo cilíndrico está contenido en un recipiente que lo rodea, la calota. El filamento catódico: Es el tungsteno que se ubica en el lugar (74) entre los elementos de la corteza terrestre. No se lo encuentra en estado puro en la naturaleza, pero aparece combinado con otros metales, de los cuales se destacan en espacial la scheelita y la wolframita, las menas mas importantes del volframio. Entre los principales usos del volframio se destacan los múltiples usos tanto para formar los filamentos de las lámparas incandescentes, los alambres de hornos eléctricos y la producción de aleaciones de acero duras y resistentes. También son empleados en la fabricación de componentes automotrices como bujías, contactos para encendido, etc. Es importante señalar que este componente es de peso atómico elevado por esa razón logra altos grados de incandescencia cuando es surcado por una corriente eléctrica. Cuando el filamento es puesto en incandescencia se produce una liberación de electrones proporcional al grado de calentamiento, que depende de la corriente entre los electrodos de un tubo de rayos X. Este proceso para desencadenar la producción de electrones es conocido con el nombre de emisión termoiónica o bajo el nombre de efecto Edison anteriormente nombrado. Recuerde que el filamento de volframio debe ser llevado a 2000º de temperatura para lograr la separación de electrones. Ánodo: En la actualidad se emplean dos tipos de ánodos: fijo y giratorio Ánodo fijo: Está situado frente del filamento catódico. Están separados ambos sólo por unos pocos centímetros. Esta formado por un vástago de cobre en cuyo extremo se encuentra incrustada una placa delgada de tungsteno, el foco anódico o blanco.

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Se emplea el tungsteno por su elevado punto de fusión, cerca de 3380º C. Está colocado de tal manera que recibe el impacto de los electrodos provenientes del filamento catódico. Recuerde que el 99,8% de la energía cinética de los electrones, que hacen impacto a nivel del ánodo, se convierten en calor. Por otra parte, se ha elegido, como metal para el vástago o soporte del foco anódico al cobre que es mejor conductor del calor que el tungsteno, lo que asegura una derivación más rápida y adecuada del calor, protegiendo así al foco de tungsteno de un excesivo calentamiento.

Ánodo giratorio: Para asociar las ventajas de una tolerancia térmica mayor con un foco anódico pequeño, se ha ideado el tubo de ánodo giratorio. El ánodo consiste en un disco de tungsteno de unos 7 a 8 cm. de diámetro con el borde inclinado en bisel con el fin de satisfacer el principio de foco lineal de Goetze. El filamento catódico esta colocado enfrente, es decir, de tal manera que el haz electrónico incide sobre el ánodo, es decir sobre la superficie, inclinada en bisel, que viene a representar el foco anódico real sobre el cual se produce el impacto de los electrones provenientes del filamento catódico. Un inductor, que se encuentra fuera del tubo, hace girar, por medio de un stator, el vástago en cuyo extremo esta colocado el disco anódico. Este disco anódico gira durante la exposición radiográfica y así va ofreciendo constantemente una nueva superficie de impacto al haz electrónico. 6

De esta manera el impacto electrónico no se concentra en un solo punto como en el caso del ánodo fijo. Así la su superficie anódica tiene la posibilidad de enfriarse y puede ser cargado en proporción mucho mayor de lo que, a igualdad de superficie anódica lo permitiría un ánodo fijo ya que la carga térmica se distribuye sobre una superficie mucho mayor. Los tubos comunes a ánodo giratorio tienen 2800 a 3000 rotaciones por minuto. Actualmente ya, se construyen tubos a ánodo giratorio con 8500 rotaciones por minuto. Con los tubos de ánodo giratorio se puede emplear, por lo tanto, focos pequeños con mayor carga. Con el tiempo, sobre todo como consecuencia de sobrecargas, la superficie anódica se deteriora. Aparecen, entonces, sobre al superficie anódica fisuras y grietas. Su consecuencia es la disminución del rendimiento del tubo.

Tubo de ánodo giratorio

Calota de tubo de rayos X Todos los elementos integrantes del tubo se encuentran en el interior de una ampolla de vidrio, recubierta por un dispositivo de material aislante blindado, la calota, que deja sólo una reducida abertura, la ventanilla para el paso del haz primario de rayos X. Estas calotas aseguraran: 1- Mecanismos de enfriamiento del tubo. 2- Protección integral contra alta tensión. 3- Protección contra exposición a las radiaciones. Como consecuencia del calentamiento del filamento catódico, por el bombardeo electrónico del ánodo y la fricción por rotación del ánodo, hay aumento de temperatura en el interior del tubo durante el funcionamiento del mismo. La derivación del calor del interior del tubo de rayos X se resuelve aplicando métodos de refrigeración por radiación y conducción. El enfriamiento puede lograrse con aire, agua o aceite. Existen dos métodos de refrigeración por agua. Uno de ellos consiste en el método del agua circulante; en este caso el agua circula por una serpentina en el interior del vástago anódico que es hueco. El método del termo-sifón se basa en el principio de la compensación de temperatura.

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El aceite es el mejor de los refrigeradores; al mismo tiempo actúa como aislante. Debe tratarse de aceite puro ya que, si tiene impurezas, es un mal aislante. Protección integral contra alta tensión Con el fin de aislar las calotas que son de material metálico, se emplean revestimientos internos de porcelana o capas de aceite refinado. Protección contar exposición a las radiaciones Los rayos X que se originan en el foco anódico se proyectan en todas direcciones. Desde el punto de vista diagnostico solo interesa utilizar el haz de rayos útil que es el que parte del foco en dirección directa al objeto mientras que la radiación restante no debe abandonar el tubo teniendo en cuenta la nocividad de los rayos X para el organismo humano, y el hecho de que, por otra parte, empeora la calidad de la imagen radiográfica. Actualmente los tubos de rayos X están rodeados totalmente por la calota menos la ventanilla por donde sale el haz útil. Por otra parte, la funda metálica esta unida a tierra. Los tubos de rayos X están protegidos contra la alta tensión también los cables y el aparato mismo. Los cables están protegidos con una gruesa capa de caucho. Por otra parte, todos los elementos del aparato están conectados a tierra. Ventanilla de salida del tubo De todas las radiaciones que se producen a nivel de foco anódico interesa, con fines biomédicos, el haz primario, la radiación directa. En cambio el resto de la radiación que se proyecta en distintas direcciones, debe suprimirse por que somete al paciente y operador al peligro de las radiaciones y porque solo contribuiría a empeorar la calidad de la radiografía. Esta abertura suele estar cubierta por una delgada capa de aluminio o de cobre que tiene por finalidad filtrar los rayos X blandos. El haz útil constituye un cono de rayos cuyo vértice se encuentra en el ánodo y cuya base cubre la placa radiográfica. Rendimiento del tubo El grado de calentamiento depende de la intensidad de la energía que es aportada al foco, de la tolerancia térmica de este y del sistema de refrigeración del tubo. A su vez, la tolerancia térmica del ánodo depende del material de que esta compuesto el foco y del tamaño de este; se ha elegido como material del foco anódico el tungsteno que tolera hasta 3400º de temperatura y una carga de 200 vatios por mm² durante 1 segundo y de 300 vatios por mm² en 1/10 seg. En lo que respecta al tamaño del foco, cuanto mayor sea este, mayor es la carga que tolera. Los ánodos giratorios toleran una carga térmica mucho mayor que los de ánodo fijo. Además, la capacidad de carga de los ánodos giratorios depende asimismo de la velocidad de rotación del ánodo; cuanto mayor es esta, mayor es la carga térmica que soporta. La carga máxima permisible depende también del tipo de rectificación de la corriente alterna aportada al tubo. Los tubos con corriente continua pulsátil toleran menor carga que los tubos alimentados con corriente continua constante. Ya se ha dicho que el grado de calentamiento depende de la intensidad de la energía aportada al foco anódico, fundamentalmente del mAs, Kv y del tiempo de exposición. 8

Segundo capitulo Densidad, contraste y nitidez de la imagen radiográfica

Concepto de densidad Se conoce como densidad radiográfica al grado de ennegrecimiento de una película radiográfica como resultado de su exposición a los rayos X. Toda película radiográfica que ha sido sometida a la acción de los rayos X y luego revelada, presenta depósitos de plata metálica. Son los granos de bromuro de plata que han sido reducidos por los agentes reveladores a plata metálica. Cuando estas partículas de plata metálica están distribuidas finamente dan la impresión de ser negras. Cuanto mayor es la cantidad de rayos X que llegan al film, tanto mayor será el grado de ennegrecimiento. En cambio, las zonas que reciben una cantidad reducida de radiación sufren solo una escasa acción subsiguiente por las substancias reveladoras, de tal manera que estas zonas poco expuestas aparecen transparentes en la radiografía, una vez reveladas. La densidad o grado de ennegrecimiento de una película radiográfica será por lo tanto una medida de cantidad de radiación absorbida. Durante su pasaje a través de una parte del cuerpo, los rayos X primarios son absorbidos selectivamente por los distintos componentes de los tejidos. Esta absorción difiere según espesor y densidad del cuerpo atravesado y da lugar a la formación de un cierto número de diferentes depósitos de plata en la radiografía. Cuanto mayor la concentración de las sales de plata, menor cantidad de luz dejara de pasar y, por lo tanto, mayor su densidad.

La densidad fotográfica se puede calcular por fotometría. Se calcula de acuerdo a la relación existente entre la cantidad de luz incidente y la cantidad de luz trasmitida a través de una película. La densidad es el logaritmo decimal de la relación entre intensidad de la luz incidente y luz trasmitida. Una radiografía está integrada por densidades variadas. Las densidades útiles desde el punto de vista radiográfico diagnostico varían entre 0,25 en áreas más claras hasta 2.50 en áreas negras. Para medir la densidad fotográfica existen gran variedad de densitometros. Todos se basan en el siguiente principio: la medición con células fotoeléctricas u otro indicador fotosensible de la cantidad de luz incidente y trasmitida, indica la densidad. Factores de densidad Una gran cantidad de factores influyen sobre la densidad radiográfica. Algunos son de orden primario y otros, de orden secundarios.

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Orden primario: mAs Kv DFF Espesor y estructura de la parte a radiografiar Tipo de película Efecto anódico Orden secundario: Pantallas reforzadoras Rejillas antidifusoras Conos y diafragmas Entre todos estos factores, el que más influye sobre la densidad es el factor mAs. Regulando este factor puede controlarse la densidad ya que el factor mAs define la cantidad de rayos X. Con todo, también el Kv influye sobre la densidad aunque en forma más variable y menos constante que el factor mAs. De todos modos, la mayoría de las factores que controlan o definen la densidad influyen también sobre el contraste. mAs Es el factor que influye directamente sobre la densidad manteniendo constantes todos los demás factores. Según la ley de reciprocidad de Bunsen y Roscoe “la reacción de una emulsión fotográfica a la luz es igual al producto de la intensidad de la luz y de la duración de la exposición.” Esta ley se cumple en la exposición radiográfica solamente si se usan pantallas reforzadoras porque la exposición de la película con pantallas reforzadoras es causada, principalmente por la luz de fosforescencia emitida por las mismas y en una proporción muy escasa, directamente por los rayos X. El mAs es el producto del mA y la duración del tiempo de exposición en segundos. El factor mAs es una derivación directa de la ley de Bunsen y Roscoe. Así, por ejemplo, si se practica una exposición con 100 mA y 0,1 de segundos, tendríamos 10 mAs. Se pueden modificar los términos del factor mAs, manteniendo igual el producto o mAs, por ejemplo, así: 50 mA con 0,20 seg = 10 mAs 100 mA con 0,10 seg = 10 mAs 200 mA con 0,05 seg = 10 mAs

Esto significa que cuando se modifica uno de los términos del factor mAs, debe compensarse con la modificación del otro factor para mantener igual el mAs. Esto permite, por ejemplo, reducir el tiempo de exposición aumentando correlativamente el mAs, cuando se trata de practicar una radiografía de órganos en movimiento, evitando así la falta de nitidez por borrosidad cinética.

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Con todo, cada espesor exige el empleo de un Kv mínimo que no puede ser corregido adecuadamente por un aumento o disminución del mAs porque este factor sólo determina la cantidad de radiación y no el poder de penetración de los rayos X que depende, exclusivamente, del factor Kv. DFF Influye fundamentalmente sobre la densidad. Los rayos X divergen en línea recta desde su foco de emisión y, a medida que se alejan de su punto de origen, divergen y van cubriendo una zona cada vez más amplia disminuyendo, al mismo tiempo, de intensidad. Es qué, a medida que se alejan de su fuente de origen, la misma cantidad de radiación se distribuye sobre un área cada vez mas grande. Así, cuando la DFF se duplica, la intensidad de la radiación se hace 4 veces menor o, dicho de otro modo, la intensidad de la radiación disminuye en razón inversa al cuadrado de la distancia. Así, una radiografía practicada a una DFF de 2 m exige un tiempo de exposición 4 veces mayor del correspondiente a una DFF de 1 m de acuerdo a la ley del cuadrado de la distancia. Efecto anódico En las zonas extremas de las placas radiográficas expuestas a las radiaciones hay diferencias de densidad motivadas por un fenómeno que se conoce como efecto anódico. El haz de rayos generados a nivel del foco anódico tiene forma de cono. A lo largo del eje longitudinal del tubo, la intensidad de los rayos X difiere en ambos extremos del mismo y, por lo tanto, del cono de proyección de los rayos X. Estas variaciones de intensidad de los rayos X se deben al hecho de que la superficie anódica forma un determinado ángulo con respecto al eje longitudinal del tubo. Hacia el cátodo, la intensidad de los rayos X aumenta mientras que hacia el ánodo va disminuyendo. Las variaciones de intensidad de los rayos X dependen del ángulo de emisión de los rayos X desde el foco anódico. Sintetizando, puede decirse, por lo tanto, que el efecto anódico es la variación de intensidad de los rayos X a lo largo del cono de distribución del haz de rayos X y que este fenómeno es motivado por el ángulo de inclinación del foco anódico. Contraste Al mirar una radiografía por transparencia en un negatoscopio, se comprobará que está integrada por áreas oscuras y claras de distintas tonalidades, es decir, por zonas de distintos grados de ennegrecimiento o densidades. Contraste es la diferencia visible entre densidades de zonas vecinas. Si en una radiografía hubiere una sola opacidad, sólo habría una densidad, por lo tanto no habrá contraste. En consecuencia, para que haya contraste, debe haber zonas de diferentes densidades, distintos grados de ennegrecimiento. La nítida visualización de detalles anatómicos en la radiografía depende del contraste. Si las densidades difieren suficientemente entre sí, es decir, hay buen contraste, los detalles 11

se destacaran adecuadamente. Tanto un contraste excesivo como demasiado bajo, empeora la nitidez del detalle. Diversos factores influyen sobre el contraste “Kilovoltaje”, radiación secundaria, espesor y densidad del objeto, características de la película radiográfica y de las pantallas reforzadoras y, en última instancia, también la técnica del procesamiento de la película. Tener presente que de todos los factores, el Kv es el que más influye sobre el contraste. Escala de contraste La escala de contraste de una imagen radiográfica es determinada por el número de las distintas densidades. Una buena radiografía es la que presenta un correcto equilibrio de densidades, una gama suficiente de distintas densidades. Un buen contraste permite una adecuada diferenciación de los detalles anatómicos de interés diagnostico. Cuanto mayor el número de distintas densidades, mayor el numero de detalles que se diferenciarán. La escala de densidades o escala de contraste depende directamente de los siguientes factores: 1- De la longitud de onda de la radiación. 2- Del espesor del objetivo. 3- De la densidad o peso atómico del objeto. Escala corta Con los rayos X de larga longitud de onda, es decir de bajo kilovoltaje o sea poco penetrante se produce, como consecuencia de una mayor absorción a nivel del cuerpo atravesado, una menor cantidad de radiación remanente que llega a la película y, en consecuencia, un menor número de densidades de tonalidad diferente. Las densidades se diferencian poco entre sí, son de tonalidad semejante; el número de densidades es pequeño y la transición entre las distintas densidades es gradual. Todo esto se expresa, en el penetrometro, por una menor diferenciación de los distintos espesores que integran los peldaños del mismo. Como consecuencia de la escasa penetración de la radiación hay deficiente diferenciación de los detalles estructurales sobre todo en las zonas anatómicas de mayor espesor. En consecuencia, el contraste de escala corta es de cuestionable valor diagnostico porque solo ofrece densidades poco diferenciadas como consecuencia de su escasa capacidad de penetración. Escala larga En cambio, con rayos X de corta longitud de onda, es decir de alto Kv o sea muy penetrantes se produce, como consecuencia de una menor absorción a nivel del cuerpo atravesado, una mayor cantidad de radiación remanente que llega a la película y, en consecuencia, un mayor número de densidades de tonalidad diferente. Las densidades se diferencian, bien entre sí; su tonalidad difiere; el número de densidades diferentes es amplio y la transición entre las distintas densidades es neta.

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Estas características también se expresan en el penetrometro por una mayor diferenciación de los distintos espesores que integran los peldaños del mismo. Como consecuencia de una mayor penetrabilidad de la radiación hay una suficiente diferenciación de los distintos detalles estructurales, sobre todo en las zonas de mayor espesor. En consecuencia, el contraste de escala larga es de mayor valor diagnostico por expresar densidades bien diferenciadas como consecuencia de una suficiente capacidad de penetración. Tener en cuenta El contraste difiere por lo tanto según la longitud de onda o capacidad de penetración de los rayos X. Cuando se emplean rayos X penetrantes, es decir de corta longitud de onda, el contraste es bajo, hay muchas tonalidades grises y si bien es cierto que las zonas de mayor espesor se identifican mejor, por otra parte, las de escaso espesor son excesivamente penetradas resultando más difícil la identificación de sus elementos estructurales. Penetración de los rayos X y absorción La penetración de los rayos X depende fundamentalmente, de su longitud de onda (LO). Cuanto mas corta la LO, tanto más penetrantes. Pero, además, el resultado de una exposición radiográfica de un sector del cuerpo, no solo depende de la capacidad de penetración de los rayos X o de su LO sino también del espesor de cuerpo atravesado y de la composición, densidad o peso atómico de sus elementos constituyentes. Además, debe recordarse que solo una mínima proporción de la radiación primaria es efectivamente utilizada en una exposición radiográfica ya que la mayor parte de la radiación es absorbida o convertida en radiación secundaria. Radiación primaria Un haz de rayos X esta compuesto por diferentes LO. En esta haz predominan las LO correspondientes al Kv aplicado al tubo. Si éste es alto, predominaran, en el haz de rayos X, los rayos de corta LO, es decir, los rayos penetrantes y viceversa. Cuando un haz de radiaciones primarias atraviesa los tejidos, un cierto porcentaje de radiaciones son absorbidas por los mismos. Esta absorción es selectiva ya que está en directa relación con el espesor y la composición o peso atómico de los elementos atravesados. En consecuencia lo que queda del haz de radiaciones primarias una vez atravesados los tejidos y haber sufrido las consecuencias de la absorción, constituye la radiación remanente. Cuanto mayor el la LO del haz primario, es decir cuanto menos penetrantes son, cuanto mayor es la absorción a nivel de los tejidos, tanto menor será la cantidad de radiación remanente que puede impresionar la película radiográfica. Existe por lo tanto una relación indirecta entre penetración y absorción. Cuanto mayor la penetración del haz primario, menor la absorción y mayor la radiación remanente.

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Absorción Cuando un haz de rayos X atraviesa un cuerpo su intensidad se reduce como consecuencia de la absorción que sufre el haz primario a nivel de la parte atravesada. Esta absorción es: 1- Directamente proporcional al espesor y al peso atómico del cuerpo atravesado. 2- Inversamente proporcional a la LO o capacidad de penetración de la radiación primaria. Los tejidos inorgánicos causan, generalmente, una elevada absorción; ocurre lo contrario con los tejidos orgánicos. Una elevada densidad o peso atómico del tejido se asocia generalmente a un espesor elevado, circunstancia en la cual debe recurrirse a métodos radiológicos especiales.

Absorción de los RX y SDP

Kilovoltaje (Kv) De todos los factores que influyen sobre el contraste, el Kv es el más importante. Según su LO, influye directamente sobre la cantidad de radiación remanente que llega hasta la película radiográfica, es decir, sobre la calidad de la radiación. La calidad de la radiación o sea el kilovoltaje, a su vez, determina el grado de contraste de una exposición radiográfica. El contraste, por su parte, depende de la diferencia de densidad. La densidad radiográfica varia en relación directa con el Kv empleado pero como la densidad depende, sobre todo, del factor mAs empleado. Una falta de Kv no es compensado con mayor mAs Un exceso de Kv sí puede ser compensado con menor mAs En síntesis: 1. el Kv es el factor contraste; 2. el Kv controla la escala de densidades con la cual se hacen visibles mayores detalles; 3. a medida que aumentamos el Kv o penetración, la gama de contraste es mayor; 4. por encima de determinado Kv la escala de contraste se hace demasiado larga; por debajo, demasiado corta; 5. a medida que aumentamos el Kv debe adaptarse el mAs. Latitud de exposición La variación o desviación posible de los factores de exposición sin perjudicar el valor diagnóstico de una radiografía, constituye la latitud de exposición.

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Cuanto mayor la variación posible de estos factores de exposición, cuanto más amplio el error de exposición tolerable, tanto mayor la latitud de exposición de una técnica radiográfica. La latitud o amplitud de exposición depende fundamentalmente del Kv empleado porque esta latitud varía según la escala de contraste producida por el Kv empleado. Contraste por película radiográfica Película regular: Es la película que se emplea con pantallas reforzadoras; es la más comúnmente empleada en la tarea radiográfica. En una película que es particularmente sensible a la luminiscencia azul-violeta emitida por las pantallas reforzadoras. Es menos sensible a la acción directa de los rayos X. Se puede emplear también sin pantalla reforzadora, caso en el cual necesita un apreciable aumento de los factores de exposición. Como este tipo de película tiene una sensibilidad muy reducida frente a la acción directa de los rayos X solo se al emplea sin pantallas reforzadoras en radiografía de partes de pequeño espesor como, por ejemplo, la mano. Película sin pantalla reforzadora: Se la conoce también como película “nom screen”. Es de 7 a 8 veces más sensible a la acción directa de los rayos X que la película regular. La emulsión es de capa más gruesa, contiene mayor cantidad de plata. Exige unos 7 minutos de revelación a 20º C y como la emulsión es mas gruesa necesita también más tiempo para aclararse en el fijador. Nitidez de la imagen radiográfica Toda imagen radiográfica es la proyección en un solo plano, la placa radiográfica, de la superposición de estructuras anatómicas de distinta densidad y dispuestas en distintos planos. Por esta razón se producen distorsiones y deformaciones de estos elementos anatómicos. La técnica radiográfica consiste en tratar que estos elementos se traduzcan con la máxima fidelidad posible tanto en lo que respecta a su tamaño y forma como también a su nitidez. Nitidez o definición radiológica significa la clara percepción del contorno de un elemento anatómico proyectado. Cuando hay nitidez, el contorno presenta neta diferencia entre las densidades adyacentes es decir hay buen contraste. La falta de nitidez constituye la borrosidad. Esta puede ser motivada por distintos factores: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Borrosidad geométrica. Borrosidad cinética. Borrosidad por el material empleado. Borrosidad total. Borrosidad por ampliación. Borrosidad por distorsión.

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1. Borrosidad geométrica Se debe a los siguientes factores: 1. Tamaño del foco: provocada por el hecho que éste no es un punto sino una superficie de la cual parten numerosas radiaciones. La superficie del ánodo que hace de foco tiene forma rectangular. Sus dimensiones varían de 0,3 a 5 mm. 2. El haz de rayos que se origina a nivel de este foco es divergente y como tal determina, en el contorno del objeto radiografiado, una zona de semisombra, zona de transición gradual entre una opacidad completa y la parte iluminada. Esta zona se conoce bajo la denominación de penumbra. El ancho de la penumbra depende del tamaño del foco. Cuanto más pequeño éste, menor la penumbra y, por lo tanto, mayor la nitidez del borde. Distancia Foco-Film: Cuanto mayor es la distancia entre el foco y el film, tanto menor la borrosidad geométrica y mejor la nitidez. Esto significa que la nitidez es directamente proporcional a la distancia foco-film. Pero, este aumento de la DFF necesita una mayor cantidad de rayos X ya que la intensidad de los mismos disminuye con el cuadrado de la distancia. Distancia objeto-film: La borrosidad geométrica es directamente proporcional a la distancia entre objeto y film o DOF. Cuanto más cerca del film se encuentre el objeto, menor borrosidad, razón por la cual el objeto a radiografiar debe estar lo más cerca del film. Una regla general es por lo tanto acercar al máximo posible el elemento anatómico que se desea proyectar a la película radiográfica. Posición del tubo: el tamaño del foco proyectado o foco eficaz, varía a lo largo del eje longitudinal del tubo, según el ángulo con el cual es proyectado desde el ánodo. El tamaño del foco y sus variaciones no influyen sobre la densidad y el contraste de la película, pero sí sobre la nitidez de la imagen radiológica; ésta será mayor del lado del ánodo porque allí se proyecta un foco eficaz de tamaño más reducido. 2. Borrosidad cinética Se habla de borrosidad cinética cuando el objeto que se radiografía se mueve durante la exposición. Aunque excepcionalmente, también por el desplazamiento del tubo o de la película durante la exposición. Los movimientos pueden ser involuntarios o no. Movimientos involuntarios Se clasifican en fisiológicos y patológicos. Fisiológicos: son movimientos inherentes al funcionamiento de cada órgano. Los movimientos del corazón y de los grandes vasos representan un importante factor de borrosidad cinética en las radiografías de tórax. La pulsación cardiaca, por ejemplo, se trasmite a los elementos anatómicos vecinos. Estas pulsaciones son de 5 mm por segundo. Cuando el tiempo de exposición es, por ejemplo, de 0,25 de segundo, la borrosidad se mantiene dentro de los límites aceptables de 0,2 mm. Patológicos: los movimientos involuntarios patológicos ocurren en pacientes en estado de inconciencia, con temblores o convulsiones de origen neurógeno. 16

Movimientos voluntarios Son los que pueden ser controlados por el paciente. Uno de los más importantes son los movimientos respiratorios. Cuando se practica una radiografía de tórax el paciente debe mantenerse en inspiración profunda y apnea temporal. De esta manera el movimiento de los diafragmas y del pulmón pueden ser reducidos a 4 o 6 mm por segundo. Con los movimientos respiratorios se trasmiten a otras partes del cuerpo, sobre todo al abdomen y cráneo, en todas las radiografías que no sean de extremidades el paciente se mantendrá en apnea durante la exposición. Para disminuir al mínimo el factor de borrosidad cinética se recurrirá a los siguientes expedientes: 1- Inmovilización 2- Tiempos de exposición cortos 3- Cooperación por parte del paciente Hay que asegurar la colaboración del paciente explicándole por que debe mantenerse quieto y sin respirar durante la exposición radiográfica. Hay que tener en cuenta que muchos pacientes no están familiarizados con el método radiológico, razón por la cual hay que explicarles como deben conducirse durante la exposición. 3. Borrosidad por material Tiene en cuenta la causada por la película radiográfica, las pantallas reforzadoras y el contacto entre las mismas. Película radiográfica Actualmente la falta de nitidez causada por la película radiográfica es mínima ya que el grado de la misma es tan fino que difícilmente llega a afectar la definición de la imagen radiográfica. Con todo, existe cierta borrosidad causada por el espesor del soporte y por el hecho de estar cubierto por dos capas de emulsión. Pantallas reforzadoras El borramiento que causan las pantallas reforzadoras no solo depende del tamaño de los cristales fluorescentes sino también del espesor de la capa. La perdida de nitidez resultante del empleo de pantallas reforzadoras es menor que las ventajas que significa la posibilidad de disminuir, con su empleo, los tiempos de exposición prolongados.

Película radiográfica en el chasis

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Contacto entre pantallas reforzadoras y película La falta de un perfecto contacto entre la película radiográfica y las dos pantallas reforzadoras causa borrosidad geométrica. Cuando hay distancia entre la superficie de la película radiográfica y la pantalla reforzadoras, la luz fluorescente causada por los cristales de la pantalla reforzadora se difunde excesivamente y causa borrosidad geométrica. 4. Borrosidad total La falta total de nitidez resulta de la suma de todos los factores enunciados, es decir del tamaño del foco, de la DFF y DOF, de la posición del tubo, del movimiento, del objeto, de la pantalla reforzadora y de su contacto con la película radiográfica. Todos los factores podrían reducirse a tres fundamentales: borrosidad cinética, borrosidad geométrica y la causada por el material usado. Cuando en una radiografía no se corrige el factor que causa la máxima falta de nitidez, éste asume máxima importancia aunque los demás factores sean perfectos. Entre todos los factores el más importante es el tamaño del foco. La borrosidad por material es de menor importancia que la causada por los factores geométricos. 5. Ampliación Toda imagen radiológica es una ampliación del objeto proyectado. No es posible eliminar totalmente el factor de ampliación de la imagen radiológica pero si controlar en cierta medida esta causa de borrosidad. El grado de ampliación de una imagen radiológica depende de dos factores: DFF y DOF. Cuanto menor la DOF y cuanto mayor la DFF, menor la ampliación. Si la DOF es grande, cualquiera sea la DFF, habrá ampliación. Pero, de todos modos, aumentando la DFF disminuye proporcionalmente la borrosidad causada por una DOF grande. 6. distorsión Un último factor que empeora la nitidez de la imagen radiográfica está representado por la distorsión o deformación de la imagen radiológica causada por la dirección del haz de rayos X. Se evita la deformación exagerada alineando adecuadamente el tubo con respecto al plano del objeto y de la película radiográfica. Si el eje mayor del cuerpo a proyectar es perpendicular al rayo central y paralelo al plano del film o de la película, la deformación será mínima. Las deformaciones se producen también según la relación que guarda entre sí el centro geométrico del objeto proyectado con el rayo central, es decir conforme a la incidencia del rayo central.

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